網絡工程師基本功—搭建區域網(雙絞線)

跨界網絡工程師1001夜(8)-連載

#網絡編程#

武俠小說曾經影響了幾代人。作為「70」一代，自習時躲著老師偷瞄小說的經歷大概是高中必備經歷了。武俠江湖中的武功修為大約有兩個層面：內功心法+秘傳招式，雙修雙為、相輔相成才有可能成為一代宗師。網絡江湖也是同理，前面我們介紹了乙太網的基本原理，枯燥難懂但卻又是必備心法。接下來，我們就開始實際的招式，先搭個雙絞線區域網。

動手之前，我們還是得了解下用到的設備和最常用的三個乙太網標準：10BASE-T(乙太網)、100BASE-T(快速乙太網，簡稱FE)和1000BASE-T(千兆乙太網，簡稱GE)。我們會討論通過非屏蔽雙絞線（UTP，Unshielded Twisted Pair）。本節將討論通過UTP電纜雙向發送數據的具體細節，之後咱就真的開始動手布線了。

關於雙絞線是什麼？我們就別再發明輪子了，百度百科有非常細緻的解釋。你可以百度搜索「雙絞線」去預習下。

雙絞線如何傳輸數據

乙太網通過UTP電纜中的電流發送數據。雙絞線中有4對線纜，其中10-BASE和100-BASE數據傳輸用到兩對。通常按照線序為1、2、3、6，橙色對及綠色對。為了創建一個數據傳輸物理電路，乙太網定義了如何分別使用兩對雙絞線中的4根導線，如下圖所示。圖中顯示了將UTP電纜內部的兩對導線分別連在一起，形成兩個單獨的完整電路。兩個終端節點利用乙太網埠上的電路，建立兩個數據傳輸迴路。我們把其中一個迴路叫做上行迴路，另外一個叫做下行迴路。沒有交換機或HUB參與時，我們將一段的發送埠同對端的接受埠連接在一起，即1、2對3、6，也即交叉線纜，後面我們還會詳細介紹直連電纜和交叉電纜。

這兩種設備遵循一些被稱為編碼方案的規則，將數字的0、1轉化會對應的電壓變化以通過電路傳輸數據。這些規則還包括雙方之間的時間同步信號、傳輸頻率等約定。

雙絞線內部電路示意圖

上圖所示電路平行的，但在實際的UTP電纜中，就像它的名稱一樣，導線對將絞在一起。當電流通過任何導線時，都會產生電磁幹擾(EMI)，幹擾附近導線的電信號，包括同一電纜中的導線(同一電纜中導線對之間的電磁幹擾稱為串擾)。平行的導線間電磁幹擾更為嚴重，將4對導線對分別用不同的螺距扭在一起有助於減少導線平行段的長度，從而抵消大部分的電磁幹擾。這也是大多數使用銅線的網絡物理連接使用雙絞線對的原因。

認識一下雙絞線乙太網鏈路的標準物理接口

術語乙太網鏈路是指兩個乙太網節點之間的任何物理電纜。實際構成鏈路的不僅僅會線纜，還包括線纜兩端的RJ-45水晶頭、埠。

首先是UTP電纜本身。電纜中有4對實心銅導線，每對銅導線都有不同的螺距。對於符合10BASE-T和100BASE-T標準的網線用到其中兩對導線傳輸數據，而1000BASE-T標準下需要使用全部四對導線。每一對導線都有一個特定顏色（橙綠棕藍），而每根導線也都有一個特定顏色編碼的塑料絕緣層，其中一根為全色，另一根為間色。

UTP網線兩端都壓接了RJ-45水晶頭（見下圖）。RJ-45連接器有八個孔位，線纜的8根內芯可以分別插入。每個位置都有一個銅手指（導電銅片），用網鉗壓接後，銅手指末端的針可以壓入導線的絕緣層並和銅線接觸，從而可以引出導線接口。

為了建立物理鏈路，每個通訊節點至少需要一個RJ-45乙太網埠，該埠與電纜上的RJ-45網頭相匹配。PC機上的RJ-45乙太網埠可以是屬於網卡(NIC，Network Interface Card)的一部分，也可以固化在主板上。

典型的PCI接口網卡

交換機通常有許多RJ-45埠，因此它可以為用戶設備提供集中連接，也扮演者數據中轉中心的角色。

交換機有大量的RJ-45埠

帶有RJ-45埠的交換機是最常見的，但它通常也支持其他類型的埠。例如帶有1到2個光口或可插拔光電轉換口的交換機，這些光口或光電轉換口多用於上聯上級交換機或路由器，通常速率比其他RJ-45口高。

10BASE-T和100BASE-T雙絞線線序

EIA/TIA/568A-568B標準規定了雙絞線內的8個不同顏色的細線從左到右插入水晶頭的順序。需要強調的是，即使你不按照標準連接，但確保兩端的順序一一對應，這是網絡也可以聯通，但由於沒有利用優化設計的螺距以減少電磁幹擾，丟包率會很高。後果是網速不穩定，稍長一點的距離就無法通信。日常較常用的568B線序。

筆者曾經深受其擾，早年（上世紀90年代中，聽著很古老吧，哈哈）連打個線頭都是密不外傳的手藝，熔接個光頭更是要價過萬，那可是俺才掙900塊/月的年代啊。俺偷師拆了別人一個打好的網頭，照貓畫虎還真把辦稅廳的網絡自己連好了，可是最遠的兩臺電腦左右都不通，HUB的燈倒是常綠。百思不得其解，後來手藝見長，才知道沒仔細看人家接好的頭，沒有把實綠線跳到6號位置，Just so。害我熬了幾個晚上，打線頭到手冒泡。

雙絞線的線序568A與568B。標準568A：綠白-1，綠-2，橙白-3，藍-4，藍白-5，橙-6，棕白-7，棕-8。標準568B：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍-4，藍白-5，綠-6，棕白-7，棕-8。直連線：568B-568B，568A-568A交叉線：568A-568B

EIA/TIA/568A-568B線序

10BASE-T和100BASE-T標準都只使用了雙絞線其中兩對導線，我們一併介紹。1000BASE-T(千兆乙太網)的使用了全部4對導線，其線序我們單獨介紹。

直通電纜線序

10BASE-T和100BASE-T使用兩對導線。對於參與通訊的兩個終端，它們使用其中一對導線收數據，用另一對導線發送數據。而且一端發送對和對端的接收對相連。

典型情況下，不同類型的設備，例如通訊終端和交換機之間使用直連電纜。通訊終端的網卡發射器使用連接到引腳1和2的線對；網卡接收器在引腳3和6上的線對。相反，交換機的接收器使用在針1和針2的線對，他們的發射器使用在針3和針6的線對。

直連電纜內部線序

交叉電纜線序

當兩個同類設備，例如交換機—交換機或計算機—計算機，他們都使用同樣的線對發送或接受，這樣的衝突是雙方無法握手言和。這是我們使用交叉電纜如下圖所示，顯然他們實現了雙方的發送-接受的協調。

交叉電纜線序

正確選用電纜線序

通常，

同類設備間使用交叉電纜，也即網線一端使用568A，另一端使用568B。

異類設備間使用直通電纜，也即同時使用568A或568B。

1000BASE-T雙絞線線序

就布線和終端而言，1000BASE-T(千兆乙太網)與10BASE-T和100BASE-T不同。首先，1000BASE-T需要四對線。其次，由於新的電子技術，允許兩端在每對導線上同時發射和接收，所謂全雙工。對於接線端子（水晶頭），1000BASE-T的接線端子與10BASE-T和100BASE-T標準幾乎相同，但他啟用了另外兩對線對。

1000BASE-T的直通式電纜使用四對線來創建四個電路，即1-2、3-6、4-5、7-8。

1000BASE-T的交叉式電纜也使用全部四對線來創建四個電路，即1-2對3-6,4-5對7-8

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閆錦鋒，MSDBA、MCSE、2*CCIE。

從90年代打線頭、扯網線、裝系統到摸需求、敲代碼、接客戶的全棧（全乾）工程師開始IT職業生涯，堪稱上得了天花板、鑽得了線纜溝的網工老兵。

如今爬不動天花板，只好靠著些許經驗（嘴皮子）為大夥策劃策劃信息化專項、時不常幫人整個可研圈圈錢，順帶做做項目管理，尤其偏重專項項目財務管理策劃實施。

最近熱衷於「生物信息」的產業化研究，也算沒離開IT太遠，那不是還有個「生物計算」嘛。再者說，沒有ICT技術的進步，生物信息也玩不轉。